Bài 38: Sự chuyển thể của các chất

Lý thuyết

Câu C1 trang 204 SGK Vật lý 10

Dựa vào đồ thị trên Hình 38.2, hãy mô tả và nhận xét về sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình nóng chảy và đông đặc của thiếc

Hướng dẫn giải

Khi đun, nhiệt độ thiếc tăng dần, khi t = 232^o C thiếc bắt đầu nóng chảy. Suốt thời gian nóng chảy nhiệt độ thiếc không tăng, khi chảy lỏng hoàn toàn, nhiệt độ thiếc lỏng tiếp tục tăng.

Câu C2 trang 205 SGK Vật lý 10

Nhiệt độ của khối chất lỏng khi bay hơi tăng hay giảm ?, Tại sao ?

Hướng dẫn giải

Đối với chất lỏng: Khi bay hơi tức các phân tử chất lỏng thoát ra ngoài làm mất đi năng lượng dưới dạng động năng ( của phân tử thoát).Dẫn đến nội năng giảm – nhiệt độ giảm.

Câu C3 trang 206 SGK Vật lý 10

Hãy đoán xem tốc độ bay hơi của chất lỏng phụ thuộc như thế nào vào nhiệt độ, diện tích bề mặt chất lỏng và áp suất khí (hoặc hơi) ở sát phía trên bề mặt chất lỏng ?, Tại sao ?

Hướng dẫn giải

+ Khi nhiệt độ chất lỏng tăng, chuyển động các phân tử càng mạnh, các phân tử có động năng càng lớn dễ thoát ra ngoài: tốc độ bay hơi tăng.

+ Diện tích bề mặt chất lỏng càng lớn (rộng ) các phân tử thoát ra ở bề mặt càng dễ, càng nhiều : tốc độ bay hơi tăng.

+ Áp suất trên bề mặt chất lỏng càng nhỏ, lực cản các phân tử thoát ra càng bé: tốc độ bay hơi càng tăng và ngược lại.

Câu C4 trang 207 SGK Vật lý 10

Tại sao áp suất hơi bão hòa không phụ thuộc thể tích và lại tăng theo nhiệt độ ?

Hướng dẫn giải

Áp suất hơi bão hòa không phụ thuộc thể tích hơi, vì :

+ Nếu tăng thể , tốc độ bay hơi lâp tức tăng dẫn đến mật độ phân tử hơi tăng đến khi tốc độ bay hơi lại cân bằng tốc độ ngưng tụ áp suất hơi lập tức bão hòa như ban đầu.

+ Nếu giảm thể tích , áp suất hơi bão hòa tức thời tăng lên, tốc độ ngưng tụ tăng, tốc độ bay hơi giảm dẫn đến trạng thái cân bằng lại được thiết lập và áp suất hơi bão hòa trở về vị trí số ban đầu.

+ Khi nhiệt độ tăng, tốc độ bay hơi tăng đạt đến trạng thái cân bằng với tốc độ ngưng tụ ở mức cao hơn, làm cho áp suất bão hòa có trị số cao hơn trị số ban đầu.

Bài 1 (SGK trang 209)

Sự nóng chảy là gì? Tên gọi của quá trình ngược với sự nóng chảy là gì? Nêu các đặc điểm của sự nóng chảy?

Hướng dẫn giải

Bài 2 (SGK trang 209)

Nhiệt nóng chảy là gì? Viết công thức tính nhiệt nóng chảy của vật rắn. Nêu tên và đơn vị đo của các đại lượng trong công thức này?

Hướng dẫn giải

Bài 3 (SGK trang 209)

Sự bay hơi là gì? Tên gọi của quá trình ngược với sự bay hơi là gì?

Hướng dẫn giải

Bài 4 (SGK trang 209)

Phân biệt hơi bão hòa với hơi khô. So sánh áp suất hơi bão hòa với áp suất hơi khô của chất lỏng ở cùng nhiệt độ?

Hướng dẫn giải

Bài 5 (SGK trang 209)

Sự sôi là gì? Nêu đặc điểm của sự sôi. Phân biệt sự sôi và sự bay hơi?

Hướng dẫn giải

-Sự sôi là quá trình chuyển trạng thái của một chất từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí xảy ra ở cả bên trong và trên bề mặt chất lỏng.

-Đặc điểm của sự sôi:

+Sôi ở một nhiệt độ nhất định

+Các chất khác nhau sôi ở một nhiệt độ khác nhau

+Xảy ra trên mặt thoáng và trong lòng chất lỏng

+Trong khi sôi thì nhiệt độ không thay đổi

+Khi sôi thì khí bay hơi lên, có thể nhìn thấy bằng mắt thường

Điểm giống nhau : Đều là sự chuyển từ thể lỏng sang thể hơi

- Điểm khác nhau :

+ Sự bay hơi : chất lỏng chỉ bay hơi trên mặt thoáng và sự bay hơi thì có thể xảy ra ở bất kì nhiệt độ nào

+ Sự sôi : chất lỏng vừa bay hơi trong lòng chất lỏng tạo ra các bọt khí vừa bay hơi trên mặt thoáng và sự sôi chỉ xảy ra ở một nhiệt độ nhất định tùy theo chất lỏng

** Bởi vì rượu sôi ở khoảng 80 độ mà nước sôi thi 100 độ và do trong lúc sôi đó nhiệt độ không tăng nên thể tích của rượu cũng không tăng lên được nên ta không thể xác định nhiệt độ của nước đang sôi. Còn đối với thủy ngân thì nhiệt độ sôi của nó cao hơn 100 độ nên ta có thể xác định được nhiệt độ cần đo

Bài 6 (SGK trang 209)

Viết công thức tính nhiệt hóa hơi của chất lỏng. Nêu tên và đơn vị đo của các đại lượng trong công thức này?

Hướng dẫn giải

Bài 7 (SGK trang 210)

Câu nào dưới đây không đúng khi nói về sự nóng chảy của các chất rắn?

A. Mỗi chất rắn kết tinh nóng chảy ở một nhiệt độ xác định không đổi ứng với một áp suất bên ngoài xác định.

B. Nhiệt độ nóng chảy của chất rắn kết tinh phụ thuộc áp suất bên ngoài.

C. Chất rắn kết tinh nóng chảy và đông đặc ở cùng một nhiệt độ xác định không đổi.

D. Chất rắn vô định hình cũng nóng chảy và đông đặc ở cùng một nhiệt độ xác định không đổi.

Hướng dẫn giải

Bài 8 (SGK trang 210)

Hướng dẫn giải

Bài 9 (SGK trang 210)

Câu nào sau đây không đúng khi nói về sự bay hơi của các chất lỏng?

A. Sự bay hơi là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí xảy ra ở bề mặt chất lỏng.

B. Quá trình chuyển ngược lại từ thể khí sang thể lỏng là sự ngưng tụ. Sự ngưng tụ luôn xảy ra kèm theo sự bay hơi.

C. Sự bay hơi là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí xảy ra ở cả bên trong và trên bề mặt chất lỏng.

D. Sự bay hơi của chất lỏng xảy ra ở nhiệt độ bất kì.

Hướng dẫn giải

Chọn C

Bài 10 (SGK trang 210)

Nhiệt hóa hơi của nước là 2,3.10⁶J/kg. Câu nào dưới đây đúng?

A. Một lượng nước bất kì cần thu một lượng nhiệt là 2,3.10⁶J để bay hơi hoàn toàn.

B. Mỗi kilôgam mước cần thu một lượng nhiệt là 2,3.10⁶J để bay hơi hoàn toàn.

C. Mỗi kilôgam mước sẽ tỏa ra một lượng nhiệt là 2,3.10⁶J khi bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi.

D. Mỗi kilôgam mước cần thu một lượng nhiệt là 2,3.10⁶J để bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi và áp suất chuẩn.

Hướng dẫn giải

Bài 11 (SGK trang 210)

Một bình cầu thủy tinh chứa (không đầy) một lượng nước nóng có nhiệt độ khoảng 80^oC và được nút kín. Dội nước lạnh lên phần trên gần cổ bình, ta thấy nước trong bình lại sôi. Giải thích tại sao?

Hướng dẫn giải

Vì nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc áp suất chất khí ở phía trên bề mặt chất lỏng: Áp suất giảm – nhiệt độ sôi giảm .

Khi dội nước lạnh lên phần trên gần cổ bình sẽ làm cho nhiệt độ hơi bên trong giảm, kéo theo áp suất khí hơi trên bề mặt chất lỏng giảm và do đó nhiệt dộ sôi giảm xuống đến 80^oC nên nước trong bình lại sôi.

Bài 12 (SGK trang 210)

Ở áp suất chuẩn (1 atm) có thể đun nước nóng đến 120^oC được không?

Hướng dẫn giải

Không thể vì áp suất chuẩn (1 atm), nước sôi ở 100^oC và biến dần thành hơi.

Bài 13 (SGK trang 210)

Ở trên núi cao người ta không thể luộc chín trứng trong nước sôi. Tại sao ?

Hướng dẫn giải

Càng lên cao, áp suất không khí càng giảm. Ở trên núi cao, áp suất không khí nhỏ hơn áp suất chuẩn (1 atm) nên nhiệt độ sôi của nước nhỏ hơn 100⁰C do đó không thể luộc chín trứng được.

Bài 14 (SGK trang 210)

Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho 4 kg nước đá ở 0^oC để chuyển nó thành nước ở 20^oC. Nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 3,4.10⁵ J/kg và nhiệt dung riêng của nước là 4 180 J/(kg.K).

Hướng dẫn giải

Ta có: m = 4 kg; λ = 3,4.10⁵ J/kg; c = 4 180 J/(kg.K).

- Nhiệt lượng cần cung cấp cho khối đá ở 0^oC để tan hoàn toàn thành nước ở 0^oC là:

\({Q_1}\; = \lambda m = {3,4.10^5}.4 = {13,6.10^5}\;\left( J \right)\)

- Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước ở 0^oC tăng lên 20^oC là:

\({Q_2}\; = mc\Delta t = 4.4180.\left( {20 - 0} \right) = 334400{\rm{ }}\left( J \right)\)

- Nhiệt lượng cần cung cấp cho 4 kg nước đá ở 0^oC để chuyển nó thành nước ở 20^oC là:

\(Q = {Q_{1\;}} + {\rm{ }}{Q_2}\; = {13,6.10^5} + 334400 = 1694400J \)\(= 1694,4\;\left( {kJ} \right)\)

Bài 15 (SGK trang 210)

Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho miếng nhôm khối lượng 100g ở nhiệt độ 20^oC để nó hóa lỏng ở 658^oC.  Nhôm có nhiệt dung riêng là 896 J/(kg.K), nhiệt nóng chảy riêng là 3,9.10⁵ J/kg.

Hướng dẫn giải

Ta có: c = 896 J/(kg.K); λ = 3,9.10⁵ J/kg; m = 100 g.

- Vì nhôm nóng chảy ở nhiệt độ 658^oC nên nhiệt lượng cần cung cấp cho miếng nhôm để tăng nhiệt độ từ 20^oC lên 658^oC là: 

\({Q_1} = mc\Delta t = {100.10^{ - 3}}.896\left( {658-20} \right)\)\( = 57164,8{\rm{ }}\left( J \right)\)

- Nhiệt lượng cần cung cấp cho miếng nhôm ở 658^oC hóa lỏng hoàn toàn ở nhiệt độ 658^oC là: 

\({Q_2} = \lambda m = {3,9.10^5}{.100.10^{ - 3}} = 39000\left( J \right)\)

- Nhiệt lượng cần cung cấp cho miếng nhôm 100 g ở 20^oC để nó hóa lỏng ở 658^oC là :

\(Q = {Q_1} + {Q_2}\; = 57164,8 + 39000 = 96164,8{\rm{ }}J\)\( \approx 96,165{\rm{ }}kJ\)